CN112433264A - 复杂台风气象环境下洪涝灾害风险综合评估方法及预警信息平台 - Google Patents

复杂台风气象环境下洪涝灾害风险综合评估方法及预警信息平台 Download PDF

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CN112433264A CN202011421981.9A CN202011421981A CN112433264A CN 112433264 A CN112433264 A CN 112433264A CN 202011421981 A CN202011421981 A CN 202011421981A CN 112433264 A CN112433264 A CN 112433264A
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Abstract

本发明涉及复杂台风气象环境下洪涝灾害风险综合评估方法及预警信息平台，其特征在于：包括台风暴雨‑洪涝灾害风险分析以及台风暴雨‑洪涝灾害风险评价；所述台风暴雨‑洪涝灾害风险分析通过得出灾害危险性状况，构建承灾体脆弱性程度曲线，确定未来承灾物体产生的最大损失值以及在未来不同时间段发生的概率，包括台风暴雨‑洪涝危险性分析、洪涝承灾体脆弱性分析、灾害损失概率分布以及灾害风险情景表征；所述台风暴雨‑洪涝灾害风险评价通过风险分析的结果制作灾害风险时间分布表以及得出灾害影响面积和受灾损失评价，包括灾害风险分级、灾害风险图集编制以及灾害风险情景界定；所述评估方法能对不同要素情境地区台风灾害防御提供有力帮助。

Description

复杂台风气象环境下洪涝灾害风险综合评估方法及预警信息 平台
技术领域
本发明属于台风灾害风险评估技术领域，尤其涉及复杂台风气象环境下洪涝灾害风险综合评估方法及预警信息平台。
背景技术
台风是产生于热带洋面上的一种强烈的热带气旋，我国作为世界上受台风灾害影响最严重的国家之一，历年来我国东南部沿海地区都会因为台风灾害造成重大的伤亡和经济损失；台风登陆后会给沿海地区带来台风暴雨、大风以及风暴潮等灾害性天气，而且当台风深入到内陆或者是重新入海后，都会进一步造成损害。现有台风洪涝灾害风险评估方法通常对台风的风速、风力进行分析，以达到预警的效果，但滨海城市部分区域存在地形地貌复杂、小流域多以及山塘水库多的要素情境，会导致这些区域面对台风更易出现洪涝灾害，现有方法无法按照不同要素情境对应进行台风灾害评估。因此，研发能对不同要素情境地区台风洪涝灾害防御提供有力帮助的复杂台风气象环境下洪涝灾害风险综合评估方法及预警信息平台成为了急需解决的技术问题。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供了复杂台风气象环境下洪涝灾害风险综合评估方法及预警信息平台。
本发明的技术方案，复杂台风气象环境下洪涝灾害风险综合评估方法及预警信息平台，包括台风暴雨-洪涝灾害风险分析、台风暴雨-洪涝灾害风险评价以及预警信息平台；所述台风暴雨-洪涝灾害风险分析通过得出灾害危险性状况，构建承灾体脆弱性程度曲线，确定未来承灾物体产生的最大损失值以及在未来不同时间段发生的概率，包括台风暴雨-洪涝危险性分析、洪涝承灾体脆弱性分析、灾害损失概率分布以及灾害风险情景表征；所述台风暴雨-洪涝灾害风险评价通过风险分析的结果制作灾害风险时间分布表以及得出灾害影响面积和受灾损失评价，包括灾害风险分级、灾害风险图集编制以及灾害风险情景界定；所述预警信息平台展示台风暴雨-洪涝灾害风险分析与评估的结果。
采用上述方法后，通过台风暴雨-洪涝灾害风险分析与台风暴雨-洪涝灾害风险评价，根据研究区域的自然灾害风险因子，包括灾害危险性分析、承灾体脆弱性分析和灾害损失分析，以不同要素情境为对象进行分析，得到灾害成因分析成果，同时结合历史受灾详情，评估得到可能受灾损失与应灾方法；通过以自然灾害风险因子为对象进行分析评估，能针对不同地形地貌区域的台风灾害防御工作提供理论指导和科学依据，并通过预警信息平台展示。
作为本发明的进一步改进，所述所述台风暴雨-洪涝危险性分析包括从历史灾害发生的强度信息记录获取数据源以及从“点”和“面”两个尺度系统分析灾害危险性，估计出未来固定时段内发生的灾害强度状况；所述“点”和“面”两个尺度系统包括“点”域灾害危险性分析与“面”域灾害危险性分析；所述“点”域灾害危险性分析针对单个监测点，基于台风暴雨灾害危险性表征为典型重现期条件下过程降雨量值，采用水文学中的“水文频率分析”思想建立监测站点年最大台风过程暴雨量一般为日降雨量时间序列，采用Person-III型概率模型计算不同频率下的监测点台风暴雨强度值降雨量数值，分析降雨量频率和强度之间的联系和典型重现期条件下过程，获取暴雨危险性分布图，结合“点”域洪涝灾害危险性表征为典型重现期条件下地表淹没水深径流深度，台风暴雨到地表水深的转换考虑蒸发和下渗因素、下垫面类型植被类型以及地形因素，分别以径流系数、地表透水面积和坡度加以量化，构建研究区域地表径流经验函数，并运用SPSS进行回归分析和拟合，获取研究区域径流系数分布情况；所述“面”域灾害危险性分析包括“面”状尺度指针对台风暴雨和洪涝危险性进行空间展布以及基本思路地学统计分析和空间栅格运算，通过对台风暴雨危险性空间展布方法为运用空间插值模块中的反距离加权和克里格法相结合，获得典型重现期条件下台风暴雨过程雨量的空间分布状况；通过洪涝淹没水深空间展布基本方法为运用空间栅格运算模块，分别获取台风暴雨日降雨分布、地表透水面积百分比分布和研究区域地形坡度分布栅格图，参考研究区域土地利用规划图，按照研究区域土地利用类型分布图进行加权赋值，进行空间运算，获得典型重现期条件下台风暴雨一洪涝灾害危险性分布状况。
采用上述方法后，通过台风暴雨-洪涝危险性分析，从“点”和“面”两个尺度系统分析灾害危险性，既可以通过“面”域灾害危险性分析进行台风灾害防御工作指导，找出洪涝灾害危险性高的区域，加强区域整体抗台防灾能力，又可以通过“点”域灾害危险性分析找出危险性高的监测点的主要成灾原因，进行重点防灾能力加强。
作为本发明的进一步改进，所述洪涝承灾体脆弱性分析包括以下步骤，获取历史灾害发生造成的人员伤亡、经济损失信息记录作为基本数据并整合；通过考虑洪涝承灾体的类型、可分辨程度以及资料的可获取性，将洪涝承灾体类型依土地利用类型主要分为四类，农业用地、园林用地、林地用地和未利用地；通过频数频率一灾损程度灾损率同危险性分析方法进行承灾体洪涝灾损率确定，通过相关性分析和回归分析进行灾损率一灾害强度关系分析，基于损失等级统计频数、频率和累积频率对于承灾体的脆弱程度的表达则需要对灾害强度和对应承灾体的受损程度对历史灾害造成的承灾体损失状况进行相关分析，并在相关性显著情况下进行回归分析，拟合出单一承灾体在不同灾害强度下的灾损程度函数；所述洪涝承灾体脆弱性分析还包括承灾体脆弱性分布情况分析，通过洪水承灾体按照土地利用类型进行分类，矢量化获取研究区域土地利用类型图，分类提取不同类型土地空间分布图，基于栅格相乘运算提取不同土地类型洪水淹没深度图，基于历史灾害统计数据计算不同土地类型的灾损率一洪水淹没深度曲线函数，基于空间栅格函数运算计算不同土地类型的灾损率，基于栅格相加运算得到不同土地类型灾损率空间分布图提取不同灾损率栅格单元数，计算灾损率分布面积，通过将灾损率进行适当分级，基于栅格重分类获取承灾体灾损率等级脆弱性空间分布图。
采用上述方法后，通过分析不同土地类型的承灾体，结合历史灾损程度，建立数学模型曲线，得到承灾体灾损率等级脆弱性空间分布图；通过这一方法建立承灾体灾损率等级脆弱性空间分布图，面对台风灾害能提前对易受灾损区域进行保护，减少即将受到的损失。
作为本发明的进一步改进，所述灾害损失概率分布通过计算灾害风险为一定区域未来一定时间段内某种强度灾害发生可能带来的损失以及这种情况发生的概率；基于数学概率统计基本原理，获得事件的频率和概率函数关系，概率数学模型中概率和年超越概率(Annual Exceedance Probability，AEP)的函数关系式为：
P＝1-(1-AEP)t
AEP＝F＝1/Ri
其中，P为概率，AEP为年超越概率，为频率，F为周期，Ri为时间段，在精度要求不高的情况下，年超越概率在数值上等于频率，等于回归周期的倒数，灾害损失概率由灾害强度频率推算求得。
采用上述方法后，在确定易受灾损区域的基础上，通过计算灾害损失发生的概率，依据计算结果调整保护方案，更科学地避免洪涝灾害带来的损失。
作为本发明的进一步改进，所述灾害风险情景表征考虑时间条件的灾害情景风险包括以下三种情况，(1)相同重现期的灾害损失在同一时间段内的风险，其中所述相同重现期系指均为年一遇损失，同一时间段理解为未来年内，风险的两要素损失和概率均为发生变化，同一区域灾害风险没有差别不同区域灾害风险存在空间上的差异，灾害风险在数值上就等于年一遇灾害造成的损失，通过灾害危险性分析、承灾体脆弱性分析和灾害损失分析计算出的损失值及其空间分布状况，即灾害风险值及空间差异性；(2)相同重现期的灾害损失在不同时间段的风险，其中所述相同重现期系指均为X年一遇，不同时间段表明概率因子变化，同一强度灾害发生的频率随着时间段推移逐渐增大，灾害风险在时间上理解为概率，在空间上为损失，同一区域灾害风险随时间逐渐增大，不同区域灾害风险主要是损失的差异，灾害风险在数值上可以由概率表示，单位为％；(3)不同重现期的灾害损失在同一时间段内的风险，由于在未来年内同一时间段内，不同重现期强度灾害损失不同，发生概率亦不相同，同一区域不同强度灾害风险存在着大小差别；灾害风险综合考虑灾害损失和发生概率，由标准风险公式计算得出，其公式如下：
Risk＝C*P
其中，C为事件后果，在本研究中为灾害损失，P为发生概率。
采用上述方法后，通过分析相同重现期的灾害损失在同一时间段内的风险，得到台风常规影响在不同区域的灾害风险值；通过分析相同重现期的灾害损失在不同时间段的风险，得到随时间推移不同台风灾害出现的不同概率，针对概率的增加进行提前预警；通过分析不同重现期的灾害损失在同一时间段内的风险，得到台风灾害即造成的具体损失。
作为本发明的进一步改进，所述标准风险公式在给定研究区域、时间跨度条件下,灾害风险就取决于最大损失(即灾害后果,同标准风险公式中的C)的发生概率；即在R为区域，T为时间间隔，H为灾害事件都确定的情况下，将灾害风险概念函数R＝f(R，T，H，I，P)简化为：
R＝L*P
其中，R为灾害风险，L为灾害产生的损失，P为发生概率，作为标准灾害风险函数；对不同强度灾害在同一时段内的风险进行空间分布展示，需要将给定时间段内不同强度灾损和概率进行空间相乘运算，将运算结果进行等级划分，以此比较相同和不同区域灾害风险差异。
采用上述方法后，通过简化后的灾害风险概念函数进行计算，可以得到不同区域面对同一灾害受到的风险差异，以此判断面对同一灾害时的重点防御区域，减少灾害造成的损失。
作为本发明的进一步改进，所述灾害风险分级对灾害风险水平损失和概率的综合进行等级划分，将风险评估结果从定量分析转化为定性评价；所述灾害风险图集编制包括进行灾害风险区划，灾害风险区划是按照灾害风险的大小进行分级，对处于同等级别风险水平区域进行合并处理，表现不同灾害风险水平的空间分布状况；所述灾害风险情景界定是灾害风险表达的基本条件，包括时空情景、自然灾种情景和人为情景条件及其组合状况；所述时空情景包括时间跨度、空间尺度和重现期，所述自然情景包括各类灾害台风、暴雨、洪涝、地面沉降，所述人为情景包括人口经济、土地利用变化以及地下水开采等人为活动；基于灾害风险情景界定得到灾害情景风险分析，灾害情景风险分析包括风险情景界定和情景风险表达两部分，所述风险情景界定指灾害风险表达的基本条件，包括时空情景、自然灾种情景和人为情景条件及其组合状况，所述情景风险表达指典型情景条件下，灾害风险的表征和空间分布；情景风险表征分为四步即危险性分析、脆弱性分析、灾害损失分析和风险等级分布。
采用上述方法后，通过灾害风险分级，将风险评估结果从定量分析转化为定性评价，结合考虑表达风险的迫切性和实际意义，灾害风险分级能更好地表达灾害的危急程度；通过灾害风险图集编制，总结灾害风险评价的基本成果，形成指导区域防灾减灾规划的基础资料；通过灾害风险情景界定，将不同的时空情景、自然灾种情景和人为情景条件按照研究区域的实际情况组合进行分析，得到对应的灾害风险情景，并以此得出灾害风险表达。
作为本发明的进一步改进，所述预警信息平台采用GIS平台二次开发，基于APIfor JavaScript技术构建系统主体，通过对历史台风暴雨-洪涝信息以及实时台风分析，进行风险评估模型展示。
采用上述方法后，通过预警信息平台实施展示风险评估模型，为政府及相关部门作出抗灾决策提供依据。
作为本发明的进一步改进，所述“点”域灾害危险性分析针对的单个监测点包括设置在基于复杂台风天气环境下的监测预警系统，该监测预警系统包括支架、太阳能供电系统、蓄电池、GPRS/GSM通信模块、控制芯片、及气象传感器组，其特征在于：所述支架包括与地面固定的底座、及与底座铰链连接的立杆，该底座设有与立杆联动配合的第一旋转电机，该第一旋转电机驱动立杆围绕铰接点由0°至90°间旋转；所述监测预警装置还包括防护机构，该防护机构包括包覆支架的折叠罩、及第二旋转电机，所述折叠罩包括外膜、不动骨架及活动骨架，该不动固定与地面固定，并与活动骨架铰链配合，所述不动骨架、活动骨架分别与外膜的两个端部固定连接，所述第二旋转电机与活动骨架联动配合，驱动活动骨架围绕铰接点由0°至180°间旋转，所述第一旋转电机、第二旋转电机均与控制芯片信号连接；所述防护机构还包括若干个气囊及充气泵，该若干个气囊设置于外膜与支架之间，并与外膜固定连接，所述充气泵与若干个气囊连通，并与控制芯片信号连接；所述外膜相对不动骨架、活动骨架之间还设有若干支撑骨架，该支撑骨架与外膜固定连接，并与活动骨架的铰接点铰接。
采用上述方法后，为了避免植物遮挡，太阳能板、气象传感器需要设置一定高度，均安装在立杆上，但立杆的问题在于，遇到台风天气时，极为危险。因此，通过将立杆与底座铰链连接，使立杆由第一旋转电机控制，可以围绕铰接点由0°至90°间旋转，呈竖立和放平两个状态切换；当气象传感器组监测到气象逐渐恶劣时，控制立杆带着各器件放平，减少风阻和受冲击目标。同时控制第二旋转电机，驱动防护机构展开；防护机构由外膜、不动骨架、活动骨架组装，不动骨架与地面固定，第二旋转电机驱动活动骨架，由0°至180°间旋转，带动外膜，由收缩到包覆整个支架的伸展，两个状态切换，在立杆放平后，外膜随活动支架包覆住整个支架，进行保护；在外膜包覆支架后，充气泵对外膜与支架之间的若干个气囊鼓气，形成缓冲气囊，防止台风带来的异物冲击元器件；放气便可随外膜折叠；设置的支撑骨架随外膜展开而展开，进一步加强外膜的支撑结构。
作为本发明的进一步改进，所述底座设有插入地面的锚钉；所述气象传感器组包括雨量计、风速测量仪、温湿度传感器；所述太阳能供电系统包括太阳能板及充电控制器。
采用上述方法后，加强底座的稳固性气象传感器组可以根据设置常见的气象监测传感器，并不限于罗列，收集的信息由GPRS/GSM通信模块上传预警平台。
附图说明
图1为本发明实施例的折叠罩收叠状态结构图；
图2为本发明实施例的折叠罩展开状态结构图；
图3为本发明实施例的爆炸图；
图4为本发明实施例的折叠罩结构图。
其中，11-通信模块、12-气象传感器组、21-底座、22-立杆、23-第一旋转电机、24-太阳能板、25-蓄电池、26、锚钉、3-折叠罩、31-第二旋转电机、32-外膜、33-不动骨架、34-活动骨架、35-支撑骨架、41-气囊、42-充气泵。
复杂台风气象环境下洪涝灾害风险综合评估方法及预警信息平台，包括台风暴雨-洪涝灾害风险分析、台风暴雨-洪涝灾害风险评价以及预警信息平台；所述台风暴雨-洪涝灾害风险分析通过得出灾害危险性状况，构建承灾体脆弱性程度曲线，确定未来承灾物体产生的最大损失值以及在未来不同时间段发生的概率，包括台风暴雨-洪涝危险性分析、洪涝承灾体脆弱性分析、灾害损失概率分布以及灾害风险情景表征；所述台风暴雨-洪涝灾害风险评价通过风险分析的结果制作灾害风险时间分布表以及得出灾害影响面积和受灾损失评价，包括灾害风险分级、灾害风险图集编制以及灾害风险情景界定；所述预警信息平台将台风暴雨-洪涝灾害风险分析与评估的结果进行展示。
通过台风暴雨-洪涝灾害风险分析与台风暴雨-洪涝灾害风险评价，根据研究区域的自然灾害风险因子，包括灾害危险性分析、承灾体脆弱性分析和灾害损失分析，以不同要素情境为对象进行分析，得到灾害成因分析成果，同时结合历史受灾详情，评估得到可能受灾损失与应灾方法；通过以自然灾害风险因子为对象进行分析评估，能针对不同地形地貌区域的台风灾害防御工作提供理论指导和科学依据，并通过预警信息平台展示。
所述所述台风暴雨-洪涝危险性分析包括从历史灾害发生的强度信息记录获取数据源以及从“点”和“面”两个尺度系统分析灾害危险性，估计出未来固定时段内发生的灾害强度状况；所述“点”和“面”两个尺度系统包括“点”域灾害危险性分析与“面”域灾害危险性分析；所述“点”域灾害危险性分析针对单个监测点，基于台风暴雨灾害危险性表征为典型重现期条件下过程降雨量值，采用水文学中的“水文频率分析”思想建立监测站点年最大台风过程暴雨量一般为日降雨量时间序列，采用Person-III型概率模型计算不同频率下的监测点台风暴雨强度值降雨量数值，分析降雨量频率和强度之间的联系和典型重现期条件下过程，获取暴雨危险性分布图，结合“点”域洪涝灾害危险性表征为典型重现期条件下地表淹没水深径流深度，台风暴雨到地表水深的转换考虑蒸发和下渗因素、下垫面类型植被类型以及地形因素，分别以径流系数、地表透水面积和坡度加以量化，构建研究区域地表径流经验函数，并运用SPSS进行回归分析和拟合，获取研究区域径流系数分布情况；所述“面”域灾害危险性分析包括“面”状尺度指针对台风暴雨和洪涝危险性进行空间展布以及基本思路地学统计分析和空间栅格运算，通过对台风暴雨危险性空间展布方法为运用空间插值模块中的反距离加权和克里格法相结合，获得典型重现期条件下台风暴雨过程雨量的空间分布状况；通过洪涝淹没水深空间展布基本方法为运用空间栅格运算模块，分别获取台风暴雨日降雨分布、地表透水面积百分比分布和研究区域地形坡度分布栅格图，参考研究区域土地利用规划图，按照研究区域土地利用类型分布图进行加权赋值，进行空间运算，获得典型重现期条件下台风暴雨一洪涝灾害危险性分布状况。
通过台风暴雨-洪涝危险性分析，从“点”和“面”两个尺度系统分析灾害危险性，既可以通过“面”域灾害危险性分析进行台风灾害防御工作指导，找出洪涝灾害危险性高的区域，加强区域整体抗台防灾能力，又可以通过“点”域灾害危险性分析找出危险性高的监测点的主要成灾原因，进行重点防灾能力加强。
所述洪涝承灾体脆弱性分析包括以下步骤，获取历史灾害发生造成的人员伤亡、经济损失信息记录作为基本数据并整合；通过考虑洪涝承灾体的类型、可分辨程度以及资料的可获取性，将洪涝承灾体类型依土地利用类型主要分为四类，农业用地、园林用地、林地用地和未利用地；通过频数频率一灾损程度灾损率同危险性分析方法进行承灾体洪涝灾损率确定，通过相关性分析和回归分析进行灾损率一灾害强度关系分析，基于损失等级统计频数、频率和累积频率对于承灾体的脆弱程度的表达则需要对灾害强度和对应承灾体的受损程度对历史灾害造成的承灾体损失状况进行相关分析，并在相关性显著情况下进行回归分析，拟合出单一承灾体在不同灾害强度下的灾损程度函数；所述洪涝承灾体脆弱性分析还包括承灾体脆弱性分布情况分析，通过洪水承灾体按照土地利用类型进行分类，矢量化获取研究区域土地利用类型图，分类提取不同类型土地空间分布图，基于栅格相乘运算提取不同土地类型洪水淹没深度图，基于历史灾害统计数据计算不同土地类型的灾损率一洪水淹没深度曲线函数，基于空间栅格函数运算计算不同土地类型的灾损率，基于栅格相加运算得到不同土地类型灾损率空间分布图提取不同灾损率栅格单元数，计算灾损率分布面积，通过将灾损率进行适当分级，基于栅格重分类获取承灾体灾损率等级脆弱性空间分布图。
通过分析不同土地类型的承灾体，结合历史灾损程度，建立数学模型曲线，得到承灾体灾损率等级脆弱性空间分布图；通过这一方法建立承灾体灾损率等级脆弱性空间分布图，面对台风灾害能提前对易受灾损区域进行保护，减少即将受到的损失。
所述灾害损失概率分布通过计算灾害风险为一定区域未来一定时间段内某种强度灾害发生可能带来的损失以及这种情况发生的概率；基于数学概率统计基本原理，获得事件的频率和概率函数关系，概率数学模型中概率和年超越概率(Annual ExceedanceProbability，AEP)的函数关系式为：
P＝1-(1-AEP)t
AEP＝F＝1/Ri
其中，P为概率，AEP为年超越概率，为频率，F为周期，Ri为时间段，在精度要求不高的情况下，年超越概率在数值上等于频率，等于回归周期的倒数，灾害损失概率由灾害强度频率推算求得。
在确定易受灾损区域的基础上，通过计算灾害损失发生的概率，依据计算结果调整保护方案，更科学地避免洪涝灾害带来的损失。
所述灾害风险情景表征考虑时间条件的灾害情景风险包括以下三种情况，(1)相同重现期的灾害损失在同一时间段内的风险，其中所述相同重现期系指均为年一遇损失，同一时间段理解为未来年内，风险的两要素损失和概率均为发生变化，同一区域灾害风险没有差别不同区域灾害风险存在空间上的差异，灾害风险在数值上就等于年一遇灾害造成的损失，通过灾害危险性分析、承灾体脆弱性分析和灾害损失分析计算出的损失值及其空间分布状况，即灾害风险值及空间差异性；(2)相同重现期的灾害损失在不同时间段的风险，其中所述相同重现期系指均为X年一遇，不同时间段表明概率因子变化，同一强度灾害发生的频率随着时间段推移逐渐增大，灾害风险在时间上理解为概率，在空间上为损失，同一区域灾害风险随时间逐渐增大，不同区域灾害风险主要是损失的差异，灾害风险在数值上可以由概率表示，单位为％；(3)不同重现期的灾害损失在同一时间段内的风险，由于在未来年内同一时间段内，不同重现期强度灾害损失不同，发生概率亦不相同，同一区域不同强度灾害风险存在着大小差别；灾害风险综合考虑灾害损失和发生概率，由标准风险公式计算得出，其公式如下：
Risk＝C*P
其中，C为事件后果，在本研究中为灾害损失，P为发生概率。
通过分析相同重现期的灾害损失在同一时间段内的风险，得到台风常规影响在不同区域的灾害风险值；通过分析相同重现期的灾害损失在不同时间段的风险，得到随时间推移不同台风灾害出现的不同概率，针对概率的增加进行提前预警；通过分析不同重现期的灾害损失在同一时间段内的风险，得到台风灾害即造成的具体损失。
所述标准风险公式在给定研究区域、时间跨度条件下,灾害风险就取决于最大损失(即灾害后果,同标准风险公式中的C)的发生概率；即在R为区域，T为时间间隔，H为灾害事件都确定的情况下，将灾害风险概念函数R＝f(R，T，H，I，P)简化为：
R＝L*P
其中，R为灾害风险，L为灾害产生的损失，P为发生概率，作为标准灾害风险函数；对不同强度灾害在同一时段内的风险进行空间分布展示，需要将给定时间段内不同强度灾损和概率进行空间相乘运算，将运算结果进行等级划分，以此比较相同和不同区域灾害风险差异。
通过简化后的灾害风险概念函数进行计算，可以得到不同区域面对同一灾害受到的风险差异，以此判断面对同一灾害时的重点防御区域，减少灾害造成的损失；实际案例操作如，已有给定区域20年一遇和100年一遇灾害损失分布图和给定区域未来20年内的10年一遇和100年一遇灾害损失发生分布图，基于GIS空间相乘运算，求得区域未来20年内10年一遇和100年一遇灾害风险值；提取不同风险栅格单元数，计算风险值分布面积，将风险数值进行基于栅格重分类获取区域灾害风险等级空间分布图。
所述灾害风险分级对灾害风险水平损失和概率的综合进行等级划分，将风险评估结果从定量分析转化为定性评价；所述灾害风险图集编制包括进行灾害风险区划，灾害风险区划是按照灾害风险的大小进行分级，对处于同等级别风险水平区域进行合并处理，表现不同灾害风险水平的空间分布状况；所述灾害风险情景界定是灾害风险表达的基本条件，包括时空情景、自然灾种情景和人为情景条件及其组合状况；所述时空情景包括时间跨度、空间尺度和重现期，所述自然情景包括各类灾害台风、暴雨、洪涝、地面沉降，所述人为情景包括人口经济、土地利用变化以及地下水开采等人为活动；基于灾害风险情景界定得到灾害情景风险分析，灾害情景风险分析包括风险情景界定和情景风险表达两部分，所述风险情景界定指灾害风险表达的基本条件，包括时空情景、自然灾种情景和人为情景条件及其组合状况，所述情景风险表达指典型情景条件下，灾害风险的表征和空间分布；情景风险表征分为四步即危险性分析、脆弱性分析、灾害损失分析和风险等级分布。
通过灾害风险分级，将风险评估结果从定量分析转化为定性评价，结合考虑表达风险的迫切性和实际意义，灾害风险分级能更好地表达灾害的危急程度；通过灾害风险图集编制，总结灾害风险评价的基本成果，形成指导区域防灾减灾规划的基础资料；通过灾害风险情景界定，将不同的时空情景、自然灾种情景和人为情景条件按照研究区域的实际情况组合进行分析，得到对应的灾害风险情景，并以此得出灾害风险表达。
所述预警信息平台采用GIS平台二次开发，基于API for JavaScript技术构建系统主体，通过对历史台风暴雨-洪涝信息以及实时台风分析，进行风险评估模型展示。
通过预警信息平台实施展示风险评估模型，为政府及相关部门作出抗灾决策提供依据。
如图1-4所示，所述“点”域灾害危险性分析针对的单个监测点包括设置在基于复杂台风天气环境下的监测预警系统，该监测预警系统包括包括支架、太阳能供电系统、蓄电池25、GPRS/GSM通信模块11、控制芯片、及气象传感器组12，所述支架包括与地面固定的底座21、及与底座21铰链连接的立杆22，该底座21设有与立杆22联动配合的第一旋转电机23，该第一旋转电机23驱动立杆22围绕铰接点由0°至90°间旋转；所述监测预警装置还包括防护机构，该防护机构包括包覆支架的折叠罩3、及第二旋转电机31，所述折叠罩3包括外膜32、不动骨架33及活动骨架34，该不动固定与地面固定，并与活动骨架34铰链配合，所述不动骨架33、活动骨架34分别与外膜32的两个端部固定连接，所述第二旋转电机31与活动骨架34联动配合，驱动活动骨架34围绕铰接点由0°至180°间旋转，所述第一旋转电机23、第二旋转电机31均与控制芯片信号连接；所述防护机构还包括若干个气囊41及充气泵42，该若干个气囊41设置于外膜32与支架之间，并与外膜32固定连接，所述充气泵42与若干个气囊41连通，并与控制芯片信号连接；所述外膜32相对不动骨架33、活动骨架34之间还设有若干支撑骨架35，该支撑骨架35与外膜32固定连接，并与活动骨架34的铰接点铰接。
为了避免植物遮挡，太阳能板24、气象传感器需要设置一定高度，均安装在立杆22上，但立杆22的问题在于，遇到台风天气时，极为危险。因此，通过将立杆22与底座21铰链连接，使立杆22由第一旋转电机23控制，可以围绕铰接点由0°至90°间旋转，呈竖立和放平两个状态切换；当气象传感器组12监测到气象逐渐恶劣时，控制立杆22带着各器件放平，减少风阻和受冲击目标。同时控制第二旋转电机31，驱动防护机构展开；防护机构由外膜32、不动骨架33、活动骨架34组装，不动骨架33与地面固定，第二旋转电机31驱动活动骨架34，由0°至180°间旋转，带动外膜32，由收缩到包覆整个支架的伸展，两个状态切换，在立杆22放平后，外膜32随活动支架包覆住整个支架，进行保护；在外膜32包覆支架后，充气泵42对外膜32与支架之间的若干个气囊41鼓气，形成缓冲气囊41，防止台风带来的异物冲击元器件；设置的支撑骨架35随外膜32展开而展开，进一步加强外膜32的支撑结构。
所述底座21设有插入地面的锚钉23；所述气象传感器组12包括雨量计、风速测量仪、温湿度传感器；所述太阳能供电系统包括太阳能板24及充电控制器。
加强底座21的稳固性；气象传感器组12可以根据设置常见的气象监测传感器，并不限于罗列，收集的信息由GPRS/GSM通信模块11上传至预警平台。

Claims (10)

1.复杂台风气象环境下洪涝灾害风险综合评估方法及预警信息平台，其特征在于：包括台风暴雨-洪涝灾害风险分析、台风暴雨-洪涝灾害风险评价以及预警信息平台；所述台风暴雨-洪涝灾害风险分析通过得出灾害危险性状况，构建承灾体脆弱性程度曲线，确定未来承灾物体产生的最大损失值以及在未来不同时间段发生的概率，包括台风暴雨-洪涝危险性分析、洪涝承灾体脆弱性分析、灾害损失概率分布以及灾害风险情景表征；所述台风暴雨-洪涝灾害风险评价通过风险分析的结果制作灾害风险时间分布表以及得出灾害影响面积和受灾损失评价，包括灾害风险分级、灾害风险图集编制以及灾害风险情景界定；所述预警信息平台将台风暴雨-洪涝灾害风险分析与评估的结果进行展示。
2.根据权利要求1所述复杂台风气象环境下洪涝灾害风险综合评估方法及预警信息平台，其特征在于：所述所述台风暴雨-洪涝危险性分析包括从历史灾害发生的强度信息记录获取数据源以及从“点”和“面”两个尺度系统分析灾害危险性，估计出未来固定时段内发生的灾害强度状况；所述“点”和“面”两个尺度系统包括“点”域灾害危险性分析与“面”域灾害危险性分析；所述“点”域灾害危险性分析针对单个监测点，基于台风暴雨灾害危险性表征为典型重现期条件下过程降雨量值，采用水文学中的“水文频率分析”思想建立监测站点年最大台风过程暴雨量一般为日降雨量时间序列，采用Person-III型概率模型计算不同频率下的监测点台风暴雨强度值降雨量数值，分析降雨量频率和强度之间的联系和典型重现期条件下过程，获取暴雨危险性分布图，结合“点”域洪涝灾害危险性表征为典型重现期条件下地表淹没水深径流深度，台风暴雨到地表水深的转换考虑蒸发和下渗因素、下垫面类型植被类型以及地形因素，分别以径流系数、地表透水面积和坡度加以量化，构建研究区域地表径流经验函数，并运用SPSS进行回归分析和拟合，获取研究区域径流系数分布情况；所述“面”域灾害危险性分析包括“面”状尺度指针对台风暴雨和洪涝危险性进行空间展布以及基本思路地学统计分析和空间栅格运算，通过对台风暴雨危险性空间展布方法为运用空间插值模块中的反距离加权和克里格法相结合，获得典型重现期条件下台风暴雨过程雨量的空间分布状况；通过洪涝淹没水深空间展布基本方法为运用空间栅格运算模块，分别获取台风暴雨日降雨分布、地表透水面积百分比分布和研究区域地形坡度分布栅格图，参考研究区域土地利用规划图，按照研究区域土地利用类型分布图进行加权赋值，进行空间运算，获得典型重现期条件下台风暴雨一洪涝灾害危险性分布状况。
3.根据权利要求1所述复杂台风气象环境下洪涝灾害风险综合评估方法及预警信息平台，其特征在于：所述洪涝承灾体脆弱性分析包括以下步骤，获取历史灾害发生造成的人员伤亡、经济损失信息记录作为基本数据并整合；通过考虑洪涝承灾体的类型、可分辨程度以及资料的可获取性，将洪涝承灾体类型依土地利用类型主要分为四类，农业用地、园林用地、林地用地和未利用地；通过频数频率一灾损程度灾损率同危险性分析方法进行承灾体洪涝灾损率确定，通过相关性分析和回归分析进行灾损率一灾害强度关系分析，基于损失等级统计频数、频率和累积频率对于承灾体的脆弱程度的表达则需要对灾害强度和对应承灾体的受损程度对历史灾害造成的承灾体损失状况进行相关分析，并在相关性显著情况下进行回归分析，拟合出单一承灾体在不同灾害强度下的灾损程度函数；所述洪涝承灾体脆弱性分析还包括承灾体脆弱性分布情况分析，通过洪水承灾体按照土地利用类型进行分类，矢量化获取研究区域土地利用类型图，分类提取不同类型土地空间分布图，基于栅格相乘运算提取不同土地类型洪水淹没深度图，基于历史灾害统计数据计算不同土地类型的灾损率一洪水淹没深度曲线函数，基于空间栅格函数运算计算不同土地类型的灾损率，基于栅格相加运算得到不同土地类型灾损率空间分布图提取不同灾损率栅格单元数，计算灾损率分布面积，通过将灾损率进行适当分级，基于栅格重分类获取承灾体灾损率等级脆弱性空间分布图。
4.根据权利要求1所述复杂台风气象环境下洪涝灾害风险综合评估方法及预警信息平台，其特征在于：所述灾害损失概率分布通过计算灾害风险为一定区域未来一定时间段内某种强度灾害发生可能带来的损失以及这种情况发生的概率；基于数学概率统计基本原理，获得事件的频率和概率函数关系，概率数学模型中概率和年超越概率(AnnualExceedance Probability，AEP)的函数关系式为：
P＝1-(1-AEP)t
AEP＝F＝1/Ri
其中，P为概率，AEP为年超越概率，为频率，F为周期，Ri为时间段，在精度要求不高的情况下，年超越概率在数值上等于频率，等于回归周期的倒数，灾害损失概率由灾害强度频率推算求得。
5.根据权利要求1所述复杂台风气象环境下洪涝灾害风险综合评估方法及预警信息平台，其特征在于：所述灾害风险情景表征考虑时间条件的灾害情景风险包括以下三种情况，(1)相同重现期的灾害损失在同一时间段内的风险，其中所述相同重现期系指均为年一遇损失，同一时间段理解为未来年内，风险的两要素损失和概率均为发生变化，同一区域灾害风险没有差别不同区域灾害风险存在空间上的差异，灾害风险在数值上就等于年一遇灾害造成的损失，通过灾害危险性分析、承灾体脆弱性分析和灾害损失分析计算出的损失值及其空间分布状况，即灾害风险值及空间差异性；(2)相同重现期的灾害损失在不同时间段的风险，其中所述相同重现期系指均为X年一遇，不同时间段表明概率因子变化，同一强度灾害发生的频率随着时间段推移逐渐增大，灾害风险在时间上理解为概率，在空间上为损失，同一区域灾害风险随时间逐渐增大，不同区域灾害风险主要是损失的差异，灾害风险在数值上可以由概率表示，单位为％；(3)不同重现期的灾害损失在同一时间段内的风险，由于在未来年内同一时间段内，不同重现期强度灾害损失不同，发生概率亦不相同，同一区域不同强度灾害风险存在着大小差别；灾害风险综合考虑灾害损失和发生概率，由标准风险公式计算得出，其公式如下：
Risk＝C*P
其中，C为事件后果，在本研究中为灾害损失，P为发生概率。
6.根据权利要求5所述复杂台风气象环境下洪涝灾害风险综合评估方法及预警信息平台，其特征在于：所述标准风险公式在给定研究区域、时间跨度条件下,灾害风险就取决于最大损失(即灾害后果,同标准风险公式中的C)的发生概率；即在R为区域，T为时间间隔，H为灾害事件都确定的情况下，将灾害风险概念函数R＝f(R，T，H，I，P)简化为：
R＝L*P
其中，R为灾害风险，L为灾害产生的损失，P为发生概率，作为标准灾害风险函数；对不同强度灾害在同一时段内的风险进行空间分布展示，需要将给定时间段内不同强度灾损和概率进行空间相乘运算，将运算结果进行等级划分，以此比较相同和不同区域灾害风险差异。
7.根据权利要求1所述复杂台风气象环境下洪涝灾害风险综合评估方法及预警信息平台，其特征在于：所述灾害风险分级对灾害风险水平损失和概率的综合进行等级划分，将风险评估结果从定量分析转化为定性评价；所述灾害风险图集编制包括进行灾害风险区划，灾害风险区划是按照灾害风险的大小进行分级，对处于同等级别风险水平区域进行合并处理，表现不同灾害风险水平的空间分布状况；所述灾害风险情景界定是灾害风险表达的基本条件，包括时空情景、自然灾种情景和人为情景条件及其组合状况；所述时空情景包括时间跨度、空间尺度和重现期，所述自然情景包括各类灾害台风、暴雨、洪涝、地面沉降，所述人为情景包括人口经济、土地利用变化以及地下水开采等人为活动；基于灾害风险情景界定得到灾害情景风险分析，灾害情景风险分析包括风险情景界定和情景风险表达两部分，所述风险情景界定指灾害风险表达的基本条件，包括时空情景、自然灾种情景和人为情景条件及其组合状况，所述情景风险表达指典型情景条件下，灾害风险的表征和空间分布；情景风险表征分为四步即危险性分析、脆弱性分析、灾害损失分析和风险等级分布。
8.根据权利要求1所述复杂台风气象环境下洪涝灾害风险综合评估方法及预警信息平台，其特征在于：所述预警信息平台采用GIS平台二次开发，基于API for JavaScript技术构建系统主体，通过对历史台风暴雨-洪涝信息以及实时台风分析，进行风险评估模型展示。
9.根据权利要求2所述复杂台风气象环境下洪涝灾害风险综合评估方法及预警信息平台，其特征在于：所述“点”域灾害危险性分析针对的单个监测点包括设置在基于复杂台风天气环境下的监测预警系统，该监测预警系统包括支架、太阳能供电系统、蓄电池、GPRS/GSM通信模块、控制芯片、及气象传感器组，其特征在于：所述支架包括与地面固定的底座、及与底座铰链连接的立杆，该底座设有与立杆联动配合的第一旋转电机，该第一旋转电机驱动立杆围绕铰接点由0°至90°间旋转；所述监测预警装置还包括防护机构，该防护机构包括包覆支架的折叠罩、及第二旋转电机，所述折叠罩包括外膜、不动骨架及活动骨架，该不动固定与地面固定，并与活动骨架铰链配合，所述不动骨架、活动骨架分别与外膜的两个端部固定连接，所述第二旋转电机与活动骨架联动配合，驱动活动骨架围绕铰接点由0°至180°间旋转，所述第一旋转电机、第二旋转电机均与控制芯片信号连接；所述防护机构还包括若干个气囊及充气泵，该若干个气囊设置于外膜与支架之间，并与外膜固定连接，所述充气泵与若干个气囊连通，并与控制芯片信号连接；所述外膜相对不动骨架、活动骨架之间还设有若干支撑骨架，该支撑骨架与外膜固定连接，并与活动骨架的铰接点铰接。
10.根据权利要求9所述复杂台风气象环境下洪涝灾害风险综合评估方法及预警信息平台，其特征在于：所述底座设有插入地面的锚钉；所述气象传感器组包括雨量计、风速测量仪、温湿度传感器；所述太阳能供电系统包括太阳能板及充电控制器。
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